本文選題：聚酰亞胺 + 復(fù)合材料��； 參考：《東南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：本論文設(shè)計(jì)并制備了一系列聚酰亞胺/納米粘土復(fù)合材料(PI/OMMT)、聚酰亞胺/碳納米管復(fù)合材料(PI/CNT)、聚酰亞胺/石墨型碳化氮復(fù)合材料(PI/g-C3N4)及鍵合鉛離子聚酰亞胺復(fù)合材料(PI(Pb)),并研究了它們?cè)谳椛淦帘晤I(lǐng)域的應(yīng)用。采用傅里葉變換紅夕(FT-IR)光譜、核磁共振(1H-NMR),元素分析和X射線衍射(XRD)光譜對(duì)所制備的復(fù)合材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征；采用掃描電鏡(SEM)研究了它們的表面形貌；采用熱重分析(TGA)研究了它們的熱性能；采用力學(xué)測(cè)試方法對(duì)部分復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了分析；采用Y能譜法研究了復(fù)合材料的輻射屏蔽性能。主要研究工作由以下四部分組成：(1)采用插層法和原位二步縮聚法制備了一系列粘土含量不同的聚酰亞胺/納米粘土復(fù)合材料-——PI/OMMT 。將納米粘土摻雜進(jìn)入由ODA(4,4’-二氨基二苯醚)與PMDA(均苯四甲酸酐)聚合成的聚酰亞胺體系中,通過(guò)球磨和自動(dòng)粉碎機(jī)制備了兩種不同粒徑的模塑粉,并模壓成型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：粒徑越小,納米粘土含量越高,越有利于輻射屏蔽效果的增強(qiáng)。(2)采用原位二步聚合法制備了一系列氨基化碳納米管含量不同的聚酰亞胺/碳納米管復(fù)合材料-——PI/CNT。通過(guò)氨基化碳納米管(ACNT)中的氨基將碳納米管鍵合到由ODA(4,4’-二氨基二苯醚)與PMDA(均苯四甲酸酐)聚合成的聚酰亞胺體系中,經(jīng)球磨工藝制備模塑粉,模壓成型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：碳納米管鍵合進(jìn)入聚酰亞胺,使其形成了交聯(lián)結(jié)構(gòu),增強(qiáng)了材料的輻射屏蔽效果。(3)采用摻雜法和原位二步縮聚法制備了一系列石墨型氮化碳(g-C3N4)含量不同的聚酰亞胺／石墨型氮化碳復(fù)合材料-——PI/g-C3N4。將g-C3N4摻雜進(jìn)入由ODA與PMDA聚合形成的聚酰亞胺體系中,通過(guò)球磨制備模塑粉模壓成型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：g-C3N4的引入未明顯改變聚酰亞胺的分子量,卻增強(qiáng)了材料的輻射屏蔽性能,但是g-C3N4的分散性并不好,無(wú)法獲得高含量摻雜的樣品。(4)采用原位二步縮聚法制備了一系列鉛離子含量不同的聚酰亞胺/對(duì)氨基苯甲酸鉛鹽(ABA(Pb))的復(fù)合材料——PI(Pb)。采用直接酸堿中和法和離子交換法制備了含有鉛離子的二胺單體ABA(Pb):將其作為一種二胺與另一種二胺(BAPP)混合使用,與二酐(BPADA)縮聚制備成聚酰亞胺,從而使鉛離子成功鍵合到了聚酰亞胺體系中,通過(guò)球磨制備模塑粉模壓成型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與純PI材料和同等鉛含量、物理?yè)诫s的PI-Pb(NO3)2樣品相比,PI(Pb)中鉛離子是通過(guò)化學(xué)鍵直接鍵合到聚酰亞胺主鏈中的,實(shí)現(xiàn)了物理?yè)诫s方法不能達(dá)到的鉛離子均勻分散,其輻射屏蔽性能要明顯優(yōu)于純PI材料和PI-Pb(NO3)2樣品。此外,PI(Pb)材料還具有良好的熱穩(wěn)定性和較好的力學(xué)性能。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于：1)提供了多種新型的聚酰亞胺復(fù)合材料,拓展了它們?cè)谳椛淦帘晤I(lǐng)域的應(yīng)用；2)探索了模塑粉粒徑對(duì)復(fù)合材料輻射屏蔽性能的影響；3)進(jìn)一步增大了鉛元素在輻射屏蔽材料中的分散程度,使基于傳統(tǒng)防輻射元素的復(fù)合材料的屏蔽性能進(jìn)一步得到了提高；4)制備的多數(shù)材料擺脫了鉛等重金屬的使用,為研制無(wú)污染、無(wú)毒的輻射屏蔽材料做了有意義的探索。
[Abstract]:A series of polyimide / nano - clay composites ( PI / OMMT ) , polyimide / carbon nanotube composites ( PI / CNT ) , polyimide / graphite type carbon carbide composites ( PI / g - C3N4 ) and bonded lead - ion polyimide composites ( PI ( Pb )) were designed and prepared , and their applications in the field of radiation shielding were studied . The structures were characterized by FT - IR , 1H - NMR , elemental analysis and X - ray diffraction ( XRD ) .
Scanning electron microscopy ( SEM ) was used to study their surface morphology .
Thermogravimetric analysis ( TGA ) was used to study their thermal properties .
The mechanical properties of some composites were analyzed by mechanical testing method .
The radiation shielding properties of composites were studied by Y - ray spectroscopy . The main research work consists of the following four parts : ( 1 ) a series of polyimide / nanoclay composite materials - PI / OMMT with different clay content were prepared by intercalation method and in - situ two - step polycondensation method . A series of polyimide / carbon nanotube composites with different particle sizes were prepared by ball milling and automatic pulverizer . The results showed that the results showed that : the smaller the particle size , the higher the content of nano - clay , the better the effect of radiation shielding .
2 ) the influence of the particle size of the molding powder on the radiation shielding performance of the composite material is explored ;
3 ) the dispersion degree of the lead element in the radiation shielding material is further increased , and the shielding performance of the composite material based on the traditional radiation protection element is further improved ;
4 ) the majority of the material prepared is free from the use of heavy metals such as lead and the like , and has significant exploration for the development of a pollution - free and non - toxic radiation shielding material .
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB332

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本文編號(hào)：1953706